通信原理实验指导书tx80学时文档格式.docx

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实验项目一HDB3编译码（256KHz归零码实验）

概述：

本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证HDB3编译码规则。

1、关电，按表格所示进行连线。

源端口

目的端口

连线说明

信号源：

PN

模块8：

TH3（编码输入-数据）

基带信号输入

CLK

TH4（编码输入-时钟）

提供编码位时钟

TH1（HDB3输出）

TH7（HDB3输入）

将数据送入译码模块

TH5（单极性码）

模块13：

TH7（数字锁相环输入）

数字锁相环位同步提取

TH5（BS2）

TH9（译码时钟输入）

提供译码位时钟

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】→【256K归零码实验】。

将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。

3、此时系统初始状态为：

编码输入信号为256K的PN序列。

4、实验操作及波形观测。

（1）用示波器分别观测编码输入的数据TH3和编码输出的数据TH1（HDB3输出），观察记录波形，有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱，验证HDB3编码规则。

注：

观察时注意码元的对应位置。

（2）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP2（HDB3-A1），观察基带码元的奇数位的变换波形。

（3）保持示波器测量编码输入数据TH3的通道不变，另一通道测量中间测试点TP3（HDB3-B1），观察基带码元的偶数位的变换波形。

（4）用示波器分别观测模块8的TP2（HDB3-A1）和TP3（HDB3-B1），可从频域角度观察信号所含256KHz频谱分量情况；

或用示波器减法功能观察HDB3-A1与HDB3-B1相减后的波形情况,，并与HDB3编码输出波形相比较。

（5）用示波器对比观测编码输入的数据和译码输出的数据，观察记录HDB3译码波形与输入信号波形。

思考：

译码过后的信号波形与输入信号波形相比延时多少？

（6）用示波器分别观测TP4（HDB3-A2）和TP8（HDB3-B2），从时域或频域角度了解HDB3码经电平变换后的波形情况。

（7）用示波器分别观测模块8的TH7（HDB3输入）和TH6（单极性码），从频域角度观测双极性码和单极性码的256KHz频谱分量情况。

（8）用示波器分别观测编码输入的时钟和译码输出的时钟，观察比较恢复出的位时钟波形与原始位时钟信号的波形。

此处输入信号采用的单极性码，可较好的恢复出位时钟信号，如果输入信号采用的是双极性码，是否能观察到恢复的位时钟信号，为什么？

实验项目二HDB3编译码（256KHz非归零码实验）

本项目通过观测HDB3非归零码编译码相关测试点，了解HDB3编译码规则。

1、保持实验项目一的连线不变。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】→【256K非归零码实验】。

将模块13的开关S3分频设置拨为0100，即提取256K同步时钟。

参照前面的256KHz归零码实验项目的步骤，进行相关测试。

实验项目三HDB3码对连0信号的编码、直流分量以及时钟信号提取观测

本项目通过设置和改变输入信号的码型，观测HDB3归零码编码输出信号中对长连0码信号的编码、含有的直流分量变化以及时钟信号提取情况，进一步了解HDB3码特性。

模块2：

DoutMUX

BSOUT

将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置为11110000，使DoutMUX输出码型中含有连4个0的码型状态。

（或自行设置其他码值也可。

）

编码输入信号为256KHz的32位拨码信号。

（1）观察含有长连0信号的HDB3编码波形。

用示波器观测模块8的TH3（编码输入-数据）和TH1（HDB3输出），观察信号中出现长连0时的波形变化情况。

HDB3编码与AMI编码波形有什么差别？

（2）观察HDB3编码信号中是否含有直流分量。

将模块2的开关S1、S2、S3、S4拨为00000000000000000000000000000011，用示波器分别观测编码输入数据和编码输出数据，编码输入时钟和译码输出时钟，调节示波器，将信号耦合状况置为交流，观察记录波形。

保持连线，拨码开关由0到1逐位拨起，直到模块2的拨动开关置为00111111111111111111111111111111，观察拨码过程中编码输入数据和编码输出数据波形的变化情况。

HDB3码是否存在直流分量？

（3）观察HDB3编码信号所含时钟频谱分量。

将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分别观测编码输入数据和编码输出数据，再分别观测编码输入时钟和译码输出时钟，观察记录波形。

再将模块2的开关S1、S2、S3、S4全部置1，观察记录波形。

数据和时钟是否能恢复？

有数字示波器的可以观测编码输出信号FFT频谱。

在恢复时钟方面HDB3码与AMI码比较有哪一个更好？

比较不同输入信号时两种码型的时钟恢复情况并联系其编码信号频谱分析原因。

五、实验报告

1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、根据实验测试记录，画出各测量点的波形图，并分析实验现象。

实验二FSK调制及解调实验

1、掌握用键控法产生FSK信号的方法。

2、掌握FSK非相干解调的原理。

信号源、9号模块各一块

2、双踪示波器一台

1、实验原理框图

FSK调制及解调实验原理框图

基带信号与一路载波相乘得到1电平的ASK调制信号，基带信号取反后再与二路载波相乘得到0电平的ASK调制信号，然后相加合成FSK调制输出；

已调信号经过过零检测来识别信号中载波频率的变化情况，通过上、下沿单稳触发电路再相加输出，最后经过低通滤波和门限判决，得到原始基带信号。

实验项目一FSK调制

FSK调制实验中，信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态。

本项目中，通过调节输入PN序列频率，对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证FSK调制原理。

模块9：

TH1（基带信号）

调制信号输入

256KHz（载波）

TH14（载波1）

载波1输入

128KHz（载波）

TH3（载波2）

载波2输入

TH4（调制输出）

TH7（解调输入）

解调信号输入

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【FSK数字调制解调】。

将9号模块的S1拨为0000。

调节信号源模块的W2使128KHz载波信号的峰峰值为3V，调节W3使256KHz载波信号的峰峰值也为3V。

PN序列输出频率32KH。

（1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测FSK调制输入及输出，验证FSK调制原理。

（2）将PN序列输出频率改为64KHz，观察载波个数是否发生变化。

实验项目二FSK解调

FSK解调实验中，采用的是非相干解调法对FSK调制信号进行解调。

实验中通过对比观测调制输入与解调输出，观察波形是否有延时现象，并验证FSK解调原理。

观测解调输出的中间观测点，如TP6（单稳相加输出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解调过程。

1、保持实验项目一中的连线及初始状态。

2、对比观测调制信号输入以及解调输出：

以9号模块TH1为触发，用示波器分别观测9号模块TH1和TP6（单稳相加输出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解调输出），验证FSK解调原理。

3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-FSK，观测眼图。

1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程；

2、分析FSK调制解调原理。

实验三DBPSK调制及解调实验

1、掌握DBPSK调制和解调的基本原理；

2、掌握DBPSK数据传输过程，熟悉典型电路；

3、熟悉DBPSK调制载波包络的变化；

4、掌握DBPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法；

信号源、9号、13号模块各一块

2、双踪示波器一台

3、连接线若干

1、DBPSK调制解调（9号模块）实验原理框图

DBPSK调制及解调实验原理框图

2、DBPSK调制解调（9号模块）实验框图说明

基带信号先经过差分编码得到相对码，再将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK调制输出；

已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；

已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始相对码，最后经过差分译码恢复输出原始基带信号。

其中载波同步和位同步由13号模块完成。

实验项目一DBPSK调制信号观测（9号模块）

DBPSK调制实验中，信号是用相位相差180°

的载波变换来表征被传递的信息。

本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证DBPSK调制原理。

256KHz

TH2（差分编码时钟）

调制时钟输入

TH2（载波同步输入）

载波同步模块信号输入

TH1（SIN）

TH10（相干载波输入）

用于解调的载波

TH12（BPSK解调输出）

数字锁相环信号输入

TH11（差分译码时钟）

用作差分译码时钟

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。

将9号模块的S1拨为0100，13号模块的S3拨为0111。

PN序列输出频率32KHz，调节信号源模块的W3使256KHz载波信号的峰峰值为3V。

（1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”；

（2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。

（3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。

分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？

实验项目二DBPSK差分信号观测（9号模块）

本项目通过对比观测基带信号波形与NRZ-I输出波形，观察差分信号，验证差分变换原理。

1、保持实验项目一中的连线。

2、将9号模块的S1拨为“0100”。

3、以“基带信号”为触发，观测“NRZ-I”。

记录波形，并分析差分编码规则。

实验项目三DBPSK解调观测（9号模块）

本项目通过对比观测基带信号波形与DBPSK解调输出波形，验证DBPSK解调原理。

将9号模块的S1拨为“0100”。

2、以9号模块的“基带信号”为触发，观测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。

以9号模块的“基带信号”为触发观测“DBPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。

观测“DBPSK解调输出”的变化。

3、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。

2、通过实验波形，分析DBPSK调制解调原理。

实验四带通信道模拟及眼图实验

1、了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义；

2、掌握眼图观测的方法并记录研究。

信号源、9号、13号、17号模块各一块

带通信道模拟框图

2、实验原理框图

带通信道是将直接调制的PSK信号和经过升余弦滤波后调制的PSK信号送入带通信道，比较两种状况的眼图。

然后，改变带通信道的带宽重复观测。

该项目是通过分别改变噪声幅度和带通信道频率范围，观测信道的眼图输出变化情况，了解和分析信道输出原因.

PN15

模块17：

TH1（信道输入）

调制输出经过信道模拟

TH2（信道输出）

送入解调单元

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【信道模拟及眼图观测实验】→【250KHz~262KHz带通信道】。

PN15为8K。

（1）以CLK时钟信号为触发源对比观测LPF-BPSK观测点，观察输出眼图波形。

（2）调节17号板W1噪声幅度调节，调节噪声幅度，观察眼图波形变化。

17号模块测试点TP4可以观察添加的白噪声。

（3）在主控菜单中改变带通信道频率范围，观察输出眼图变化，并分析原因。

1、完成实验并思考实验中提出来的问题。

2、分析实验电路工作原理，简述其工作过程。

3、整理信号在传输过程中的各点波形。

实验五MSK调制及解调实验

1、了解MSK调制解调的原理及特性。

信号源模块、10号、11号模块各一块

MSK/GMSK调制框图

MSK/GMSK解调框图

MSK调制实验框图中，基带信号先经过差分变换，再串并变换处理分成奇数位、偶数位输出NRZ-I和NRZ-Q两路信号；

然后分别经过波形查表处理，将基带信号映射成正弦波（是为了得到圆形的星座图），形成I-OUT和Q-out成形输出；

再分别与10.7M正交载波相乘后叠加，最后输出MSK调制信号。

GMSK与MSK相比，在基带成形是所用的正弦波更加平滑，其他与MSK相同。

MSK解调实验框图中，接收信号分别与正交载波进行相乘，经过低通滤波处理，然后将两路信号进行相位轨迹检测，经低通滤波处理后得到模拟信号，最后通过码元再生电路以及差分逆变换电路恢复出原始的基带信号。

其中，解调用的载波与调制端非同步，是译码端本地VCO分频所得的正交载波。

实验项目一MSK调制

本项目是观测MSK调制信号的时域或频域波形，了解调制信号产生机理及成形波形的星座图。

模块10：

TH3（DIN1）

信号输入

TH1（BSIN）

时钟输入

TH7（I-Out）

TH6（I-In）

I路成形信号加载频

TH9（Q-Out）

TH8（Q-In）

Q路成形信号加载频

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【MSK/GMSK数字调制解调】→【MSK星座图观测及“硬调制”】。

PN序列输出频率16KHz，载频为10.7MHz。

（1）示波器探头CH1接10号模块TP8（NRZ-I），CH2接10号模块TP9（NRZ-Q），观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形。

（2）示波器探头CH1接10号模块TP8（NRZ-I），CH2接10号模块TH7（I-Out），对比观测I路信号成形前后的波形。

（3）示波器探头CH1接10号模块TP9（NRZ-Q），CH2接10号模块TH9（Q-Out），对比观测Q路信号成形前后的波形。

（4）示波器探头CH1接10号模块TH7（I-Out），CH2接10号模块TH9（Q-Out），调节示波器为XY模式，观察MSK星座图。

（5）示波器探头CH1接10号模块TH7（I-Out），CH2接10号模块TP3（I），对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形。

（6）示波器探头CH1接10号模块TH9（Q-Out），CH2接10号模块TP4（Q），对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形。

（7）示波器探头CH1接10模块的TP1，观测I路和Q路加载频后的叠加信号，即MSK调制信号。

实验项目二MSK非相干解调

本项目是对比观测MSK解调信号和原始基带信号的波形，了解MSK非相干解调的实现方法。

1、关电，保持实验项目一中的连线不变，继续按表格所示进行以下连线。

P1（调制输出）

模块11：

P1（解调输入）

已调信号送入解调端

（1）示波器探头CH1接10号模块TH3（DIN1），CH2接11号模块TH4（Dout），适当调节11号模块压控偏置电位器W1，同时按复位开关键S3，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形。

当解调输出和基带信号码型相同（观测波形中会有码元延时）时，表示系统调节正常无误码。

（2）示波器探头CH1接10号模块TH1（BSIN），CH2接11号模块TH5（BS-out），对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号的波形。

（3）示波器探头CH1接10号模块TH7（I-Out），CH2接11号模块TP4，对比观测原始I路成形信号与解调后I路成形信号的波形。

（4）示波器探头CH1接10号模块TP9（Q-Out），CH2接11号模块TP5，对比观测原始Q路成形信号与解调后Q路成形信号的波形。

（5）示波器探头CH1接10号模块TH3（DIN1），CH2接11号模块TH10（DA输出1），对比观测原始基带信号与解调后但未经码元再生判决的信号。

实验项目三有兴趣的或者需要巩固调制原理知识的同学可以选择设置主菜单【MSK调制及解调】中的【MSKI路调制信号观测】、【MSKQ路调制信号观测】以及【MSK软调制信号观测】，观测载频为256KHz的I路调制信号波形、Q路调制信号波形以及MSK调制信号波形，输出测试点均为I-OUT。

1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程。

2、观测并分析实验过程中的实验现象。

实验六时分复用与解复用实验

1、掌握时分复用的概念及工作原理。

2、了解时分复用在整个通信系统中的作用。

信号源、1号、2号、7号、13号模块各一块

256K时分复用实验框图

256K解时分复用实验框图

框图中1#和2#模块的相关连线有所简略，具体参考实验步骤中所述。

1号模块的PCM数据和2号模块的数字终端数据，经过7号模块进行256K时分复用和解复用后，再送入到相应的PCM译码单元和2号终端模块。

时分复用是将各路输入变为并行数据。

然后，按给端口数据所在的时隙进行帧的拼接，变成一个完整的数据帧。

最后，并串变换将数据输出。

解复用的过程是先提取帧同步，然后将一帧数据缓存下来。

接着按时隙将帧数据解开，最后，每个端口获取自己时隙的数据进行并串变换输出。

此时256K时分复用与解复用模式下，复用帧结构为：

第0时隙是巴克码帧头、第1~3时隙是数据时隙，其中第1时隙输入的数字信号源，第2时隙输入的PCM数据，第3时隙由7号模块自带的拨码开关S1的码值作为数据。

3、对于2048K时分复用和解复用实验，其实验框图和256K时分复用和解复用实验框图基本一致。

当实验菜单选择【2048K时分复用】时，一个复用帧则含有32个时隙，其结构为：

第0时隙是巴克码帧头，第1时隙、第2时隙、第3时隙和第4时隙的数据分别对应模块7上端口DIN1、DIN2、DIN3、DIN4的输入数据，第5时隙初始由7号模块自带的拨码开关S1的码值作为数据。

另外，可以通过菜单控制改变